Mais um pequeno passo em direção à compreensão da consciência

Novas pesquisas mostram que a consciência requer processamento distribuído.

Nossa compreensão de como o cérebro gera reconhecimento consciente está crescendo, e um relatório na edição de maio da Science expande-o ainda mais.

O estudo examinou as respostas de descarga neural do cérebro do macaco aos estímulos visuais. Os eletrodos foram implantados nas quatro áreas do córtex visual que são sequencialmente ativadas por estímulos visuais. O estímulo era uma mancha circular de contraste variável na área inferior esquerda do campo visual. Os macacos foram abordados quando um estímulo foi liberado, embora eles o vissem ou não variassem com o contraste do ponto contra o fundo visual. Os macacos foram treinados para relatar quando souberam que viram o local mudando o olhar de um ponto de fixação central para o local anterior do local, cerca de 450 milissegundos antes. Macacos relataram manchas não reconhecidas, deslocando o olhar para a direita do ponto de fixação padrão. Investigadores impuseram o atraso por relatar para eliminar a resposta sendo uma simples sacada reflexa. Um atraso mais longo teria sido mais convincente, mas poderia ter sobrecarregado a memória de trabalho do macaco e a fácil distração.

Como esperado, pontos de contraste suficiente evocam descarga de impulso em cada uma das quatro regiões do córtex visual. O fato de o macaco ter relatado ou não a observação do local dependia do aumento da descarga de impulso na região do córtex frontal que havia implantado eletrodos. Sem dúvida, outras áreas frontais não monitoradas também podem ter sido ativadas sob condições em que o reconhecimento foi relatado. O ponto é que o reconhecimento consciente requer a ativação de áreas cerebrais amplamente separadas ao mesmo tempo.

Não é demonstrado aqui como a atividade frontal está interagindo com a atividade nas áreas do córtex visual, mas isso certamente poderia ser previsto a partir de estudos em meu laboratório, relatados em 2000. Mostramos que a percepção consciente de percepções alternativas de figuras ambíguas em humanos ocorreu quando o cérebro atividade elétrica (EEG) sobre as áreas visuais do couro cabeludo tornou-se altamente sincronizada, ao longo de uma ampla gama de freqüências com múltiplas áreas frontais, tanto no mesmo hemisfério quanto no hemisfério oposto. A figura 1 mostra a topografia da mudança de coerência no momento da realização para a percepção alternativa.

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Fonte: WR Klemm

Figura 1. Resumo topográfico de p <0,01 aumentos de coerência no nível de todos os 10 números ambíguos, todos os sujeitos, na faixa de 25-50 Hz. Cada quadrado corresponde a um determinado eletrodo e mostra como a atividade naquele local tornou-se mais coerente com a atividade em outros locais no instante em que o sujeito conscientemente percebeu a percepção alternativa em qualquer uma das 10 figuras ambíguas. De Klemm et al. (2000). Aumentos generalizados de coerência também foram vistos na faixa abaixo de 25 Hz.

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Assim, parece que um sinal detectável significativo, que não precisa ser limitado à visão, não apenas ativa seus alvos neurais imediatos, mas essas células-alvo podem acionar o avanço para ativar a atividade em áreas mais frontais. O feedback dessas áreas frontais pode estabelecer um acoplamento oscilatório bloqueado pelo tempo em grandes extensões de córtex que aparentemente é necessário para o reconhecimento consciente. O bloqueio de tempo provavelmente amplifica os sinais para o limiar da realização consciente.

O processamento de sinal distribuído não significa necessariamente que a consciência requer enormes extensões de tecido neural. Lembre-se dos estudos sobre o cérebro dividido no laboratório de Roger Sperry de que até metade do cérebro pode estar totalmente consciente dos estímulos que pode receber. A magia da consciência parece estar na natureza qualitativa do compartilhamento de dados, não no volume de tecido envolvido.

Assim, a questão principal é como o acoplamento oscilatório de circuitos de outra forma isolados amplifica os sinais para se tornarem conscientemente reconhecidos. “Amplificar” pode ser uma palavra enganosa, na medida em que não há evidências convincentes de que a consciência está relacionada a ter mais impulsos nervosos por unidade de tempo. Os impulsos certamente não aumentam, porque sua magnitude de tensão é limitada pela concentração e gradientes eletrostáticos. Em vez disso, o segredo pode estar no tempo controlado dos impulsos. Uma forma provável de amplificação resulta da reverberação da atividade entre conjuntos neuronais coerentes, que poderiam ter o efeito de sustentar o estímulo o tempo suficiente para serem conscientemente detectados, isto é, para o cérebro “ver” o que os olhos estavam olhando.

Consciência também pode ser simplesmente uma questão de melhorar a relação sinal-ruído. A atividade reverberante bloqueada pelo tempo deve ser mais isolada e protegida da atividade aleatória que é associada de maneira não confiável a um dado estímulo. Intuitivamente, é isso que sentimos nas experiências diárias. Quando olhamos para uma árvore, o ruído cognitivo da multidão de sinais de árvores pode obscurecer nossa visão do pássaro na árvore até que, por acidente ou intenção, possamos ver o pássaro.

Isso ainda nos deixa com uma resposta incompleta. O que significa amplificar ou reduzir o ruído de fundo que torna os estímulos conscientemente reconhecíveis? Onde está o “quem” no cérebro que faz a percepção? Quando meu cérebro vê ou ouve alguma coisa, é “eu” que conscientemente vejo ou ouço. Como meu cérebro cria meu “eu” e onde meu cérebro é meu “eu”? Uma possibilidade é que o cérebro inconsciente possa liberar um conjunto de atividade de rede única que funciona como um avatar, dando ao cérebro uma funcionalidade que de outra forma não ter. Eu elaborei essa ideia no meu post “The Avatar Theory of Consciousness”.

Como esse avatar “eu” encontra um estímulo que ele reconhece? Está procurando por ele, como um holofote varrendo o córtex pela atividade induzida por estímulo? Ou talvez não seja a “procura” da sensação, mas sim a existência temporária, quando um estímulo adquire o limiar necessário para lançar a consciência. Os experimentos com macacos suportam a última opção. No entanto, um estímulo é reconhecido, a consciência pode durar mais do que o desencadeamento. Muitas vezes pensamos conscientemente sobre o significado de um estímulo momentâneo, integramo-lo com memórias e desenvolvemos crenças, intenções e respostas, cognitivas ou comportamentais, ou ambas.

Mais uma coisa precisa ser mencionada. Nos experimentos com macacos, ficou claro que os macacos estavam continuamente acordados, mesmo quando não estavam detectando os estímulos apresentados. Assim, estar desperto não é o mesmo que ser consciente. Sabemos disso também a partir de experimentos humanos sobre cegueira desatenção, que revelam que a consciência depende de atenção seletiva. A vigília é uma condição necessária para a consciência, mas não, por si só, suficiente.

Referências

Van Vugt, Bram e outros. (2018) O limiar para o relato consciente: perda de sinal e viés de resposta no córtex visual e frontal. Ciência. 360 (6388), 537-542.

Klemm, WR, Li, TH e Hernandez, JL (2000). Indicadores EEG coerentes de ligação cognitiva durante tarefas de figura ambíguas. Consciência e Cognição. 9, 66-85.